淺談登峰杯的認識和觀點

張憨拙

摘 要：“登峰杯”參賽后的感悟：明確競賽目標、合理規劃參賽時間、認真研讀比賽通知及比賽項目具體要求，以一個參賽者的視角闡述比賽中需要重點關注的飛行邊界、飛行任務-掛瓶及投放、參賽器材的準備等問題。

關鍵詞：選準項目；認真準備；注意事項；經驗教訓

“登峰杯”全國中學生機器人競賽由中國自動化學會機器人競賽工作委員會承辦，旨在加深中學生對機器人基本原理的理解，提高學生的實際動手能力、分析能力和解決問題的能力，為中學生搭建機器人創新學習與評價的平臺。

今年暑假7月17日到18日，我與同學一起到清華大學參加了第二屆“登峰杯”全國中學生室內空中機器人項目的競賽。

一、選準項目

報名前，我認真研讀競賽規則和有關要求，結合自己實際情況，選擇了室內空中機器人參賽項目。

該項目要求設計一個四旋翼機器人，模擬實現小型四旋翼無人直升機遙控飛行，并完成精準定點飛行與飛行避障、航拍等任務。任務分為三個階段。第一階段：飛行器在遙控器控制下，在指定區域（起飛區）起飛到另一指定區域（物料區）抓取載重（6個灌水或灌沙的礦泉水瓶），并運輸到指定區域定點放置（靶心處）；第二階段：飛行器在遙控器控制下，按照規定路線穿框；第三階段：飛行器在地面站（GCS）控制下循線，并定點降落。

競賽中，前兩階段以航模操控飛行為主，第三階段側重機器人編程應用，各階段都有較高難度，要求操作規范、嫻熟。該比賽總分300分，第一階段80分，第二階段50分，第三階段170分。競賽記分根據機器人所放置物料的位置精度（環數）、過環情況、返回情況和飛行時間確定分值。競賽排名由完成時間和競賽記分共同確定。

二、認真準備

我結合自己平時練習情況，對照比賽規則和參賽要求，有針對性地制定了參賽計劃，并積極準備。

1）根據比賽具體要求選定設備（及早決定，提高效率）；

2）進行組裝調試；

3）平時注重模擬器練習；

4） 進行實戰演練，嚴格按比賽場地的要求劃好尺寸、分區等，只有多練、苦練，才能得心應手，飛得穩，順利完成比賽任務。

三、注意事項

（一）注意比賽場地的邊界和區域面積

如圖所示：

1）起飛區在A區，旁邊的紅實線就是場地邊界，邊界是白色的隔離網控。飛行器一旦撞網，就損失一次機會（每個階段有2次機會，用完，則直接進行下一階段）。

2）而B區為物料區（放置3個灌水、3個灌沙的礦泉水瓶）。①礦泉水瓶6個掛鉤方向各不一致，需要在掛瓶時不斷調整飛行器的角度，或者選手不斷移動位置。②該物料區B區域面積為1.44m.2，而各瓶并未放置在邊界處，而主要集中在中心半米以內，瓶與瓶間距在10cm左右，排列比較密集，在掛瓶時容易將其他瓶弄倒。③當在掛瓶時撞倒其他瓶子后，不能將其扶起，意味著你將損失一個瓶子的得分。④該區域距離邊界僅為0.45m，很容易在掛瓶后，飛行器由于重心不穩定，再加上舵量過大，導致撞網，失去一次機會。

3）在物料投放區C，內含3個靶環，每個靶環又分5個同心圓，直徑分別為6cm、12 cm 、18 cm 、24 cm 、3 0cm，分值為5，4，3，2，1，而礦泉水瓶的直徑為6cm。①投放時，要保證1瓶落入靶環內，否則不計分。②保持礦泉水瓶直立，不能倒，否則不計分。③落在哪個同心圓中，以其所標分值計分。④距邊界僅為0.45m，極易撞網，飛行操控要穩、準。

4）在第二階段，選手操控飛行器從D區穿框T1、T2、T3時，同組成員需觀察飛行器飛行狀態，打手勢，示意其停止還是前進，防止由于難以估測距網距離導致撞網。如圖：

5）不同階段可換不同選手進行操控。

（二）注意器材的選用

1）機型：起初考慮到翼地效應，想考慮大一點的機型，認為其載重能力強，并且在掛瓶時穩，便使用了“S600”（軸距），但在實際飛行中，大型的優勢并沒有體現，反而是反應有些遲緩，在比賽過程中不容易快速調整姿態，導致撞網，反觀其他小組的小型號機，完全可以滿足比賽需求。推薦使用“S500”以下型號的。

2）飛控：我們小組起初使用了匿名科創的領航者V3飛控并使用了氣壓計和超聲波定高功能，但發現效果在1.8米處仍不能穩定懸停；而換用“大疆哪吒NAZA”后，就達到基本穩定，并且還有價格優勢（前者600元左右、后者200元左右）。通過比較，建議選用“NAZA-M LITE”，物美價廉；如果資金比較充裕，還可以考慮“DJI NAZA M V2”，“DJI悟空”等飛控，畢竟在一定程度上好的飛控可以彌補自身技術的不足。

3）掛瓶裝置，起初我們小組使用的是鐵絲綁在兩邊的起落架上。認為此方式可有效掛起瓶子，但在放下時則由于飛行器不穩定導致瓶被鐵絲撞倒，影響成績。在比賽過程中，我觀察到一組選手，他們選擇用細繩，有效解決了放瓶時容易將瓶掛倒的問題，但存在問題是：投放過程中瓶一直在晃動，放下時不容易使瓶直立。不過總體上看，我認為該方法還是比較可行的。

四、經驗教訓

這次競賽，我在賽前積極準備，賽中與同學協作配合，賽后進行了認真總結。自己從中體會到：一是平時積累準備不足，比如參賽項目第三階段的機器人編程，對選手的操控和編程能力要求較高，自己因編程不夠熟練未參與此階段競賽而影響得分。二是未能嚴格落實賽前計劃，比如臨近比賽20天，才完成四軸調試，導致賽前訓練強度不夠，影響競賽發揮。這使我認識到，競賽猶如打仗，不能打無把握的仗，必須選準項目，摒棄僥幸心理和懈怠情緒，下苦功夫反復訓練，充分準備。

雖然競賽未取得理想的成績，但通過反思自己在參賽過程中出現的問題不足，學習借鑒別人好的做法經驗，確實開闊視野，增長見識，受益匪淺。同時，這項集動手、動腦于一體的活動，以其知識性、實踐性、趣味性豐富了自己的科學素養，并通過競賽鍛煉了意志品質，增強了不向困難低頭的勇氣，培養了互助協作的團隊精神。

參考文獻：

[1]第二屆“登峰杯”全國中學生學術科技創新大賽作品征集通知.

[2]“登峰杯”全國中學生機器人競賽.

[3]第二屆“登峰杯” 全國中學生學術科技創新大賽 機器人競賽“室內空中機器人”項目競賽規則說明.